基于OrCAD／PSpice的波形發(fā)生電路設計仿真

圖中晶體管放大電路構成主網(wǎng)絡(luò )，直流電源對電路提供偏置，偏置電壓經(jīng)過(guò)直流工作點(diǎn)分析在電路中表示出來(lái)。LC并聯(lián)諧振回路構成正反饋選頻網(wǎng)絡(luò )，其中C1、C2和Ce分別為高頻耦合電容和旁路電容，C3、C4為回路電容，L1是回路電感。在不考慮寄生參數的情況下，根據正弦振蕩的相位條件，振蕩頻率計算公式為：

C4端接回基極構成正反饋，反饋系數為F=C3／C4。電容三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)為電容對晶體管非線(xiàn)性特性產(chǎn)生的高次諧波呈現低阻抗，所以反饋電壓中高次諧波分量很小，因此輸出波形接近于正弦波。

2 電路的仿真分析
2．1 起振過(guò)程振蕩曲線(xiàn)分析，即電路的瞬態(tài)分析(Time Domain Transient)
在Capture CIS中繪制電路的原理圖如圖1，各元件參數如圖中所示。對波形發(fā)生電路進(jìn)行時(shí)域仿真就是仿真電路的輸出波形，因此應選擇瞬態(tài)分析方式。仿真時(shí)間選擇5 μs，并設置Maximum step(最大步長(cháng))為10 ns，以輸出光滑的振蕩波形。執行仿真分析命令，可以在Probe中清晰地看出正弦波發(fā)生電路的起振過(guò)程。

圖2即為out點(diǎn)輸出波形，從中可見(jiàn)起振時(shí)間約為1．0 us。根據仿真波形分析起振過(guò)程如下：在剛接通電源時(shí)電路中存在各種擾動(dòng)，這些擾動(dòng)均具有很寬的頻譜，但是只有頻率近似為L(cháng)C選頻網(wǎng)絡(luò )諧振頻率fo的分量才能通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生較大的反饋電壓。由于環(huán)路增益T>1，經(jīng)過(guò)線(xiàn)性放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩電壓會(huì )不斷增大。然而由于晶體管的線(xiàn)性范圍是有限的，隨著(zhù)振幅的增大放大器逐漸進(jìn)入飽和區或截止區，增益逐漸下降。當放大器增益下降而導致環(huán)路增益下降到1時(shí)，振幅增長(cháng)過(guò)程停止，振蕩器達到平衡，進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)。